Jak działają otwory wpuszczane

Może widzieliście jedną w wiadomościach: gigantyczną ziejącą dziurę na drodze, połykającą nieszczęsny samochód, który był w niewłaściwym miejscu, gdy Ziemia otworzyła się bez ostrzeżenia. A może byłeś na wakacjach w Meksyku i zobaczyłeś jedną z najpiękniejszych cenot w kraju lub baseny wypełnione wodą , otoczone zielenią. Obie te cechy geologiczne to zapadliska , formacje, które są czymś więcej niż dziurami w ziemi. Chociaż wiele z nich ma mniej niż 30 metrów głębokości, zagłębienia mogą wyglądać jak stawy, pokrywać setki mil lub dyskretnie zmieścić się na twoim podwórku [źródło: USGS ].

Nazywane również zlewami, zapadliska wiele zawdzięczają wodzie. Zapadlisko zwykle tworzy się w wyniku erozji spowodowanej częstym kontaktem z wodą. Sprowadza się to do rodzaju skał leżących pod ziemią (w przeciwieństwie do gleby powyżej zwanej nadkładem ). Większość zapadlisk występuje w obszarach, w których podłoże skalne jest utworzone z miękkich minerałów i skał, takich jak sól, gips, wapień, dolomit lub inne należące do klas skał ewaporacyjnych lub węglanowych.

Wgłębienia zazwyczaj rozwijają się powoli, gdy podłoże skalne jest usuwane przez wodę zakwaszoną w wyniku pochłaniania dwutlenku węgla i interakcji z roślinami. Woda deszczowa oczywiście odgrywa pewną rolę, ale ważna jest również woda niewidoczna. Gdy kwaśna woda rozpuszcza skały, tworzy kanały lub podziemne przejścia dla wody. Kanały te z kolei pomagają w tworzeniu podziemnych basenów znanych jako obszary ładowania . Obszary ładowania przyczyniają się do powstawania zapadlisk, ponieważ woda płynąca do nich i od nich oraz do podpowierzchni (ziemia nad głową) powoduje erozję podłoża skalnego. Kiedy woda zaleje rozwijający się lej krasowy, część wierzchniej warstwy gleby i innego materiału może zostać uwięziona w przewodach, dodatkowo zatrzymując wodę i ograniczając jej zdolność do wypływania na zewnątrz.

Brak wody może również przyczynić się do powstania zapadlisk. W niektórych podziemnych wnękach woda może w rzeczywistości zatrzymywać cienki nawis ziemi. Jeśli ten poziom wody opadnie, nawis nie ma podparcia i zapada się.

Sinkhole pojawiają się w całych Stanach Zjednoczonych. Floryda, z częstymi deszczami i bagnistym terenem, jest zwykle utożsamiana z zapadliskami, ale są one również widoczne w Alabamie, Kentucky, Missouri, Pensylwanii, Tennessee i Teksasie [źródło: USGS ]. Zwykle rozwijają się w regionach krasowych , typie terenu znanego z miękkiego podłoża skalnego [źródło: Southwest Florida Water Management District ]. US Geological Service opisuje kras jako posiadający wiele elementów wodnych, takich jak źródła, podziemne strumienie, jaskinie i oczywiście zapadliska [źródło: USGS ].

Następnie przyjrzymy się, jak powstają różne rodzaje zapadlisk.

1. Rodzaje naturalnie występujących wgłębień
2. Umywalki spowodowane przez ludzi
3. Więcej problemów spowodowanych przez sinkholes
4. Wykrywanie dziur i radzenie sobie z nimi
5. Niezwykłe i oszałamiające wgłębienia

Wgłębienia wyglądają dramatycznie, gdy zaglądasz w jeden z nich, ale to pod powierzchnią rozgrywa się prawdziwa akcja. Tożsamość zapadliska koncentruje się na szczelinach, szczelinach, zagłębieniach i pustkach, które leżą pod nadkładem lub glebą nad podłożem skalnym. Gdy te luki rozwijają się, rozszerzają i łączą, gleba z nadkładu zaczyna wypełniać pustkę.

W przypadku zapadliska nagle otwierającego się, by połknąć samochód, o którym właśnie wspomnieliśmy, powstało, ponieważ przeciążenie nie było już wystarczająco stabilne, aby się utrzymać. Ten typowy rodzaj zapadliska jest znany jako zapadnięty lub zapadający się zapad . Chociaż te zapadliska mogą pojawić się nagle, erozja, która je powoduje, prawdopodobnie miała miejsce kilka tygodni lub lat wcześniej, pod ziemią i poza zasięgiem wzroku. Zejdźmy więc pod ziemię.

Wierzchnia warstwa zapadliska jest zwykle miękkim nadkładem, wykonanym z gleby z dużą ilością gliny. Z biegiem czasu pod tą glebą tworzy się mała jaskinia. Oportunistyczne osady wykorzystują nowo uwolnioną nieruchomość i zaczynają wlewać się do jaskini - proces znany jako spalling . Wraz z postępującym łuszczeniem podziemna jaskinia wypełnia się większą ilością osadów, wydrążając przestrzeń pod nadkładem. W końcu nadkład staje się tak cienki, że nagle zapada się do jaskini poniżej (jest to „zapadnięcie się pokrywy”), tworząc zapadlisko. W niektórych przypadkach pokrowiec może utrzymać swój własny ciężar, ale rozpada się, gdy przechodzi przez niego dodatkowy ciężar, czy to przez nieszczęsną osobę, czy przez samochód .

Dzięki lejom osiadającym pokrywę , woda przenika przez miękki nadkład. Przykładem tego typu terenu jest nadkład złożony do 30 metrów piasku z niewielką ilością gliny poniżej, zanim ustąpi miękkiemu wapieniu. Gdy wapień rozpuszcza się i pozostawia pustkę, osad z nadkładu wsiąka do środka, tworząc na Ziemi wrażenie przypominające misę . Te zapadliska, często mające zaledwie kilka stóp szerokości i głębokości, są mniejsze niż wiele innych, ponieważ po osiągnięciu pewnego rozmiaru piasek i osad wlewa się do dziury [źródło: Southwest Florida Water Management District]. Ten napływ osadów może blokować odpływ wody poprzez zatykanie pęknięć i przejść łączących zapadlisko z podziemnymi przewodami. Wiele z tych zapadlisk staje się następnie stawami, ponieważ woda nie ma dokąd spłynąć. Nie wytwarzają również spektakularnego rodzaju zapadliska związanego z zapadliską zapadnią.

Rozwiązanie lub rozwiązanie zapadliska jest zasadniczo głębokim wrażeniem w ziemi. Te zapadliska zwykle mają cienki nadkład (jeśli występuje), który zmywa się lub ulega erozji. Odsłonięta teraz skała stopniowo rozpuszcza się w kontakcie z kwaśną wodą. Nagi obszar zagłębia się, tworząc płytką nieckę. Woda często zbiera się na powierzchni zapadliska, tworząc rodzaj stawu, który powoduje erozję skał poniżej. Podobnie jak w innych rodzajach zapadlisk, przedmioty i inne materiały mogą utknąć w szczelinach, z których normalnie wypływałaby woda. W przeciwieństwie do zapadliska z osiadaniem pokrywy, nie ma nadkładu ani osadów pokrywających, które mogłyby się rozlać do zapadliska lub przykryć erodującą skałę.

Działalność człowieka wytwarza jedne z najgorszych zapadlisk. Przyjrzymy się im na następnej stronie.

Zwłaszcza w środowisku miejskim zapadliska mogą zawdzięczać swój rozwój działalności człowieka tak samo jak wszystko inne. W niektórych przypadkach zapadliska pojawiają się z powodu połączenia działalności przemysłowej lub rozwoju, miękkiej skały wapiennej i mniej niż 200 stóp (61 metrów) nadkładu [źródło: Southwest Florida Water Management District ]. Następujące ludzkie działania mogą również powodować zapadlisko:

Wpadki mogą również tworzyć się w miejscach, w których woda płynie regularnie, takich jak kanalizacja burzowa, lub gdy źródła wody są kierowane lub odcinane, zwłaszcza przez wypompowywanie wód gruntowych. Pęknięta rura może przyczynić się do rozwoju zapadliska poprzez zalanie i osłabienie gleby, ale może również zapewnić ujście brudu i skał, które powinny otaczać rury. Gdy wystarczająca ilość materiału wpadnie do rur i zostanie odtransportowana, otaczająca ziemia ulega destabilizacji, przyczyniając się do powstawania zapadlisk, wycieków ścieków lub wody lub innych katastrof.

Jeden z najgorszych zapadlisk spowodowanych przez człowieka miał miejsce w 1994 roku w hrabstwie Polk w centralnej Florydzie. Po pierwsze, trochę tła: 30 procent światowych fosforanów pochodzi z Florydy i często kończy jako składnik nawozów [źródło: Laufenberg ]. Rozwijający się przemysł fosforanowy dostarcza tony średnio radioaktywnych odpadów znanych jako fosfogips . Firmy wydobywcze z Florydy układają fosfogips w masywne stosy, które mogą pokryć setki akrów i ważyć miliony ton. Inne metody unieszkodliwiania fosfogipsu, w tym recykling do wykorzystania w budownictwie lub sztucznych rafach, jeszcze się nie rozwinęły z powodu debaty nad tym, czy materiał jest zbyt radioaktywny, aby można go było ponownie wykorzystać. Prawie miliard ton tego materiału jest ułożonych w stos w środkowej Florydzie [źródło:EPA ]. Cały ten ciężar napierający na miękki, podziurawiony przez zapadlisko teren Florydy może doprowadzić do katastrofy.

Tak było w 1994 roku, kiedy jeden z tych stosów zapadł się w głęboki na 46 metrów zapadlisko. Miliony ton fosfogipsu dostały się do zapadliska i zanieczyściły stanowe zaopatrzenie w wodę. Oczyszczanie kosztowało miliony i rzuciło światło zarówno na problem zapadlisk, jak i potrzebę znalezienia zastosowań dla milionów ton odpadów ubocznych wytwarzanych przez stanowy przemysł fosforanowy.

Rozmawialiśmy o powstawaniu zapadlisk i niektórych podstawowych zagrożeniach z nimi związanych. Ale jakie inne problemy mogą powodować? Bardziej szczegółowo omówimy ten temat na następnej stronie.

Znowu z nawozem!

W Bereznikach w Rosji gigantyczny zapadlisko pojawił się po raz pierwszy w 1986 roku, prawdopodobnie po zalaniu kopalni potażu. Dziura ma teraz 656 stóp (200 metrów) głębokości, 262 stóp (80 metrów) długości i 131 stóp (40 metrów) szerokości – i rośnie. Zapadlisko zagraża ogromnemu przemysłowi potażu w regionie. Potaż jest ważnym składnikiem wielu nawozów.

Dziury krasowe nie zawsze stanowią poważne zagrożenie. Czasami, w zależności od ich wielkości, są po prostu niedogodnością. To ich nagłe lub zwodniczo duże pojawienie się sprawia, że ​​zapadliska są niebezpieczne, zarówno dla bezpieczeństwa ludzi, jak i budynków i infrastruktury. Projekty budowlane często borykają się z widmem zapadlisk spowodowanych pękniętymi rurami lub nieostrożnym wierceniem. Te jamy geologiczne mogą być kosztowne w naprawie, żarłoczne w połykaniu domów i samochodów oraz toksyczne w swojej zdolności do zanieczyszczania zasobów wód gruntowych poprzez zasysanie gruzu lub ścieków.

Powódź jest szczególnym problemem, jeśli chodzi o zapadliska. Omówiliśmy już, w jaki sposób powodzie przyczyniają się do rozwoju zapadliska, ale zapadliska mogą również na kilka sposobów przyczyniać się do zalania otaczającego obszaru. Jeśli ujście, które łączy zapadlisko z przewodem lub źródłem wody, takim jak podziemny strumień, zostanie wypełnione śmieciami i gruzami, woda nie będzie miała gdzie płynąć. Niecka lub zapadlisko wypełnia się następnie wodą, powodując zalanie. Zalanie leja może również nastąpić po prostu dlatego, że woda dostaje się do leja szybciej niż może spłynąć przez przewód lub inny ujście. Ostatni scenariusz powodzi ma miejsce, gdy przelewająca się rzeka jest podłączona do zapadliska za pomocą podziemnych strumieni i przewodów. Woda przepływająca przez zapadlisko normalnie spływałaby do rzeki. Ale ponieważ rzeka jest już zalana,Następuje odwrócenie przepływu i nadmiar wody wystrzeliwuje z powrotem do zapadliska, wypełniając go wodą i potencjalnie zalewając otaczający obszar.

Zagłębienia mogą pojawiać się nagle i z wielką przemocą, o czym musi pamiętać każdy urbanista lub inżynier. Jeden godny uwagi, tragiczny przypadek tego typu miał miejsce w stolicy Gwatemali, Guatemala City. Wczesnym rankiem 23 lutego 2007 r. niemal natychmiast pojawił się głęboki na 101 metrów zapadlisko, zabijając co najmniej trzy osoby i pożerając domy na zatłoczonym obszarze miejskim. Ziemia zatrzęsła się, a z pękniętych przewodów kanalizacyjnych unosił się okropny zapach, który, jak sądzono, spowodował katastrofę wraz z deszczem. Chociaż katastrofa nastąpiła nagle, mieszkańcy zgłaszali, że słyszeli i czuli, że ziemia trzęsie się około miesiąca przed pojawieniem się zapadliska [źródło: Associated Press ]. Rząd planował wysłać zrobotyzowany system kamer do zbadania, ale nie zadziałał na czas.

Czasami nie potrzebujemy agenta rządowego, aby potwierdzić, że dziura w zapadlisku tworzy plaster miodu. Raczej widać to po ziejącej dziurze w ziemi. Ale innym razem zapadliska mogą być trudne do wykrycia – na przykład, jeśli nadal są pokryte cienkim nadkładem, który jeszcze nie zapadł się w pustkę poniżej. Uszkodzenie mienia, zwłaszcza wokół podkładu, może być subtelnym znakiem, że coś jest nie tak. Ponadto, jeśli roślinność niespodziewanie umiera, zapadlisko mogło zakłócić leżące poniżej strumienie, które zwykle zasilają rośliny. Inne znaki, których należy szukać, to zanieczyszczona lub zabłocona woda ze studni , tworzenie nowych stawów i drzew lub znaki, które wydają się opadać.

Niektórzy używają zapadlisk jako prowizorycznych pojemników na śmieci, podczas gdy w rzeczywistości wszystko, co do nich wrzucono, może trafić do lokalnego wodociągu. W wielu społecznościach ta praktyka, oprócz tego, że jest szkodliwa dla środowiska, jest nielegalna [źródło: Pennsylvania Department of Environmental Protection ].

Jeśli twój dom zostanie uszkodzony przez zapadlisko, może być objęty ubezpieczeniem właściciela domu. Otwory wpuszczane generalnie powinny być ogrodzone lub w inny sposób oznakowane. Okręg zarządzania wodą w południowo-zachodniej Florydzie zaleca wypełnienie ich piaskiem, chociaż wielu właścicieli domów zwraca się do profesjonalnych wykonawców [źródło: Okręg zarządzania wodą w południowo-zachodniej Florydzie ]. Jeśli siedzą na terenie publicznym, należy skontaktować się z urzędnikami miejskimi. Poważny zapadlisko znaleziony na gruntach publicznych lub prywatnych może wymagać naprawy betonem lub wymagać sprzętu do robót ziemnych w celu powstrzymania erozji.

Stany Zjednoczone nie mogą sobie pozwolić na ignorowanie zapadlisk. Starzejące się systemy kanalizacyjne i wodociągowe w kraju budzą obawy ekspertów, że mogą powstać śmiertelne zapadliska, takie jak w Gwatemali [źródło: Rooney ]. Ich obawy bez wątpienia wynikają z faktu, że zaniedbano wiele istotnych ulepszeń infrastruktury w całym kraju. Rury, mosty i tym podobne, które miały przetrwać około 50 lat, zbliżają się lub osiągnęły zamierzony okres trwałości [źródła: Rooney , Wald]. Na przykład możesz pamiętać katastrofalne zawalenie się mostu międzystanowego 35W w Minneapolis, które miało miejsce 1 sierpnia 2007 r., w którym zginęło 13 osób. Władze później przypisały zawalenie się mostu wadliwemu projektowi i stopniowemu dodawaniu większej masy, takiej jak betonowe przegrody pasów, bez ulepszania systemów wsporczych mostu.

Omówiliśmy już duże zapadliska w hrabstwie Polk na Florydzie, w Gwatemali i Bereznikach w Rosji. Na następnej stronie przyjrzymy się innym niezwykłym zapadliskom z całego świata.

Czy trzy to tłum?

Kiedy kilka zapadlisk łączy się, tworząc większy basen lub dziurę, nowa formacja jest znana jako poljen .

Być może żaden zapadlisko nie jest bardziej charakterystyczne niż depresja kattarska . Masywny lej krasowy przypomina raczej duży basen, rozciągający się na szerokim obszarze Egiptu. Jest uważany za największy naturalnie tworzący się zapadlisko na Ziemi [źródło: WebEcoist ]. Depresja ma „tylko” 436 stóp (133 metry) głębokości, ale ma również 75 mil (120 kilometrów) szerokości i 50 mil (80 kilometrów) długości. Trudny teren depresji uczynił z niej ważną granicę obronną dla armii brytyjskiej podczas II wojny światowej, a teraz jest uważana za atrakcję turystyczną. Opracowano różne schematy, aby wykorzystać Depresję Kataru do produkcji energii. Jedna możliwość wymaga napełnienia go wodąa następnie wykorzystanie niskiego wzniesienia i parowania wody w ramach projektu hydro-solarnego.

Podobnie jak depresja Qattara, zapadliska mogą być piękne i stosunkowo nieszkodliwe, chociaż często różnica między oszałamiającym a katastrofalnym jest kwestią lokalizacji. Wenezuela znana jest ze swoich zapadlisk Sarisarinama : basenów o szerokości 1000 stóp (305 metrów) i przynajmniej tak głębokich, które są praktycznie idealnymi okręgami. Te zapadliska są bardziej charakterystyczne dzięki temu, gdzie się pojawiają; leżą na szczycie wysokich płaskowyżów w regionie tepui. Tepui to niesamowicie odizolowane obszary wypełnione bujnymi lasami i wodospadami. Zapadliska Sarisarinama zostały po raz pierwszy odkryte w 1974 roku, wysoko na płaskowyżowych górach tepui i zostały opisane jako część „zaginionego świata” [źródło: Melham]. Te zapadliska były skarbnicą dla naukowców, którzy pozostają zafascynowani unikalnymi gatunkami roślin i zwierząt, których nie można znaleźć nigdzie indziej, jak tylko w niektórych zapadliskach Sarisarinama. Zapadliska i tepui przez wieki przyciągały również wielu odkrywców, niektórych zwabionych wyzwaniem ich odległego położenia, innych śledząc pogłoski o ogromnych bryłkach złota wylewających się strumieniami na tepui.

Jeśli kiedykolwiek widziałeś serial dokumentalny „ Planeta Ziemia ”, prawdopodobnie znasz cenoty , wypełnione wodą zapadliska połączone z podwodnymi jaskiniami i strumieniami. Cenoty często tworzą wspaniałe miejsca do pływania i zawierają podwodne jaskinie, wodospady i inne intrygujące formacje. Podobnie jest z Bimmah Sinkhole w Omanie na Bliskim Wschodzie. Ten zapadlisko przyciąga wielu turystów lśniącą, przezroczystą niebiesko-zieloną wodą. Podobnie Mount Gambier w południowej Australii słynie z malowniczych, wypełnionych wodą zapadlisk i kraterów wulkanicznych. Niektóre z tych zapadlisk zawierają dobrze wypielęgnowane, tarasowe ogrody.

Jednym ze światowych centrów aktywności lejów krasowych jest Morze Martwe , słony zbiornik wodny wciśnięty między Izrael a Jordanię. Morze Martwe jest najniższym punktem na planecie (1371 stóp lub 417 metrów poniżej poziomu morza) i ważnym miejscem turystycznym i historycznym, a także częścią trasy migracyjnej dla setek milionów ptaków. Poziom wody w Morzu Martwym spada z roku na rok z powodu pracy przemysłu wydobywczego minerałów i przekierowania wody z rzeki Jordan, która zasila morze, do podlewania upraw i dostarczania wody pitnej.

Nowo odkryte obszary Morza Martwego zostały podziurawione lejami krasowymi. Odparowujące baseny ze słodką wodą rozbijają złogi soli, tworząc „dziury” i destabilizując grunt, prowadząc do zapadlisk. Zaproponowano różne środki zaradcze, w tym wielomiliardowe kanały łączące Morze Martwe z Morzem Śródziemnym lub Morzem Czerwonym. Jeden naukowiec wysunął teorię, że punkt równowagi zostanie nieuchronnie osiągnięty, ponieważ morze stanie się zbyt słone, aby dalej wyparowywać [źródło: Anderson ]. Ale do tego czasu Morze Martwe będzie miało mniej więcej jedną trzecią swojej wielkości z początku XXI wieku, a w międzyczasie kurorty nad morzem zmagały się z cofającymi się wodami i pozostawioną po sobie niestabilną, pełną zapadlisk ziemią.

Aby uzyskać więcej informacji na temat zapadlisk i innych powiązanych tematów, zapoznaj się z poniższymi linkami.

Starożytne imię

Nazwa „cenote” wywodzi się od słowa Majów oznaczającego „przepaść i głęboka” [źródło: Yucatan Today ].

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków